JP5919620B2 - Steel pipe sheet pile mooring berth and its design method - Google Patents
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本発明は、港湾や河川に構築される鋼管矢板式係船岸に関し、特に鋼管矢板壁の下端側を地盤に根入れすると共に上端側をタイ材によって控え工で支持する鋼管矢板式係船岸に関するものである。 The present invention relates to a steel pipe sheet pile type mooring berth constructed in a harbor or a river, and more particularly, to a steel pipe sheet pile type mooring berth in which the lower end side of a steel pipe sheet pile wall is embedded in the ground and the upper end side is supported by a tie material with a timber. It is.
港湾や河川に構築される係船岸に関し、鋼矢板の下端側を地盤に根入れすると共に上端側をタイ材によって控え工で支持する矢板式護岸構造物がある。
このような係船岸に関しては、「港湾の施設の技術上の基準・同解説」((社)日本港湾協会)に即して設計される。
矢板式係船岸は、当初は鋼矢板(U型、Z型など)を用いて構築されていたが、係船岸の大水深化に伴い鋼矢板では設計として成り立たない場合が出てきて、それを克服するために、鋼管杭の両サイドに継ぎ手構造を溶接した鋼管矢板が用いられるようになってきた。
鋼管矢板を用いた鋼管矢板式係船岸は、工場で製造される鋼管矢板(JIS A 5530)であるSKY400(降伏点または耐力(以下、「鋼材降伏強度」と表記する)は235N/mm2以上)、SKY490(鋼材降伏強度は315N/mm2以上)を用いて構築される。
Regarding mooring berths constructed in harbors and rivers, there is a sheet pile type revetment structure in which the lower end side of the steel sheet pile is embedded in the ground and the upper end side is supported by a timber with a timber.
Such mooring shores are designed in accordance with “Technical Standards and Explanations for Harbor Facilities” (Japan Port Association).
The sheet pile mooring berth was originally constructed using steel sheet piles (U type, Z type, etc.). However, as the mooring shore becomes deeper, steel sheet piles may not be able to be used as a design. In order to overcome this problem, steel pipe sheet piles with welded joint structures on both sides of steel pipe piles have been used.
Steel pipe sheet pile mooring berths using steel pipe sheet piles are steel pipe sheet piles (JIS A 5530) manufactured at the factory, SKY400 (yield point or yield strength (hereinafter referred to as “steel yield strength”)) is 235 N / mm 2 or more ), SKY490 (steel yield strength is constructed using 315N / mm 2 or higher).
矢板式係船岸の設計法は、矢板の根入れ長はフリーアースサポート法で決定し、応力に対しては仮想ばり法が用いられている。
フリーアースサポート法とは、タイロッド取り付け点を中心として、主働土圧と受働土圧によるモーメントが釣り合うように根入れ長さを決定する方法である。
また、仮想ばり法とはタイロッド取り付け点と、海底面を支点として、地表面から海底面までの主働土圧を作用させて、発生する曲げ応力に対応できる矢板断面を決める方法である。
As for the design method of the sheet pile mooring berth, the depth of sheet pile is determined by the free earth support method, and the virtual beam method is used for stress.
The free earth support method is a method in which the rooting length is determined so that the moments of the main earth pressure and the passive earth pressure are balanced with the tie rod attachment point as the center.
The virtual beam method is a method for determining a sheet pile cross section that can respond to the generated bending stress by applying the main earth pressure from the ground surface to the sea bottom using the tie rod attachment point and the sea bottom as a fulcrum.
これらの方法は、矢板のたわみ性を十分に考慮して考案されたものであるが、矢板の剛性の違いを考慮して検討されたものではない。鋼管矢板は鋼矢板に比べて剛性が高いため、上述の設計法をそのまま適用することはできないという問題がある。
この問題を解決するため、非特許文献1に示されるように、高橋らは、矢板壁の剛性を考慮し、矢板壁の根入れ部分に関して弾性床上の梁として取り扱うRoweの方法に着目し、Roweの方法と、従来の設計法を比較検討した(非特許文献1参照)。
Roweの方法は解析的に解く必要があるため、設計実務としては利便性に欠けるものである。そこで、高橋らは、Roweの方法と従来の設計法を比較し、Roweの方法による必要根入れ長の簡易的に求める式((1)式)、や仮想ばり法で求めた最大曲げモーメントを、Roweの方法を満足する最大曲げモーメントに補正する方法((2)式)を提案した。
(1)式や(2)式は、現在実務で用いられている(以下、この方法をRoweの修正法という場合あり)。以下、(1)式、(2)式を説明する。
These methods have been devised in consideration of the flexibility of the sheet pile, but are not considered in consideration of the difference in rigidity of the sheet pile. Since the steel pipe sheet pile has higher rigidity than the steel sheet pile, there is a problem that the above-described design method cannot be applied as it is.
In order to solve this problem, as shown in Non-Patent Document 1, Takahashi et al., Considering the rigidity of the sheet pile wall, focused on Rowe's method of handling the sheet pile wall as a beam on the elastic floor. This method was compared with the conventional design method (see Non-Patent Document 1).
Since Rowe's method needs to be solved analytically, it is not convenient as a design practice. Therefore, Takahashi et al. Compared Rowe's method with the conventional design method, and calculated the maximum bending moment obtained by the formula ((1)) obtained by the Rowe method or the virtual beam method. Proposed a method of correcting the maximum bending moment that satisfies the Rowe method (Equation (2)).
Equations (1) and (2) are currently used in practice (hereinafter, this method may be referred to as Rowe's correction method). Hereinafter, the equations (1) and (2) will be described.
矢板壁の剛性EIとタイロッド取り付け点から海底面までの高さHTで決まる指標であるフレキシビリティナンバーρ(=HT 4/EI)を計算し、海底地盤の地盤反力係数lhを掛け合わせた指標であるシミラリティナンバーω(=lh×ρ)を算出する。ここに、Eは鋼管矢板のヤング率(MPa)、Iは単位幅あたりの鋼管矢板壁の断面2次モーメント(m4/m)である。
このωを用いて矢板の根入れ長は(1)式、最大発生モーメントは(2)式で求める。
DF/HT=5.0916ω-0.2-0.259 ・・・(1)
ここにDF:Roweの方法による必要根入れ長
HT:タイ材とりつけ地点から海底面までの高さ(m)
MF/MT=4.5647ω-0.2+0.1319 ・・・(2)
ここに、MF:Roweの方法を満足する最大曲げモーメント
MT:仮想ばり法で求めた最大曲げモーメント
Flexibility number is an index that is determined by the height H T of the rigid EI and tie rod attachment point of the sheet pile wall to the sea bottom ρ (= H T 4 / EI ) is calculated, and multiplied by the ground reaction force coefficient l h of the Seabed A similarity number ω (= l h × ρ) which is a combined index is calculated. Here, E is the Young's modulus (MPa) of the steel pipe sheet pile, and I is the cross-sectional second moment (m 4 / m) of the steel pipe sheet pile wall per unit width.
Using this ω, the sheet pile penetration length is obtained by equation (1), and the maximum generated moment is obtained by equation (2).
D F / H T = 5.0916ω -0.2 -0.259 (1)
Here D F : Necessary penetration length by Rowe method
H T : Height from the attachment point of Thai material to the bottom of the sea (m)
M F / M T = 4.5647ω -0.2 +0.1319 (2)
Here, the maximum bending moment that satisfies the M F : Rowe method
M T : Maximum bending moment obtained by the virtual beam method
近年、船舶の大型化による係船岸の大水深化や、地震などの設計外力の増加で、(2)式で算定されるMF/MTが1を越えるケースが増えている。(2)式において1を越える場合は、矢板壁の剛性が高いため、従来の方法、すなわち仮想ばり法で求めた最大曲げモーメントでは不十分であることを示している。言い換えれば、MF/MTが1を越えるケースでは、矢板壁のたわみ性が十分発揮されていないことになる。船舶の大型化による係船岸の大水深化や、これまでよりも耐震性能に優れることが求められるなど、必要とされる矢板壁の剛性が増大している。これにより、必要となる根入れ長も長くなっている。このことにより、鋼重が増すと共に建設コストが増大するという問題を有している。 In recent years, the number of M F / M T calculated by equation (2) has increased by 1 due to the deepening of the mooring shore due to the increase in size of ships and the increase in design external forces such as earthquakes. When the value exceeds 1 in the equation (2), it is indicated that the maximum bending moment obtained by the conventional method, that is, the virtual beam method is insufficient because the sheet pile wall has high rigidity. In other words, in the case where M F / M T exceeds 1, the flexibility of the sheet pile wall is not sufficiently exhibited. The required rigidity of the sheet pile wall is increasing, such as the deepening of the mooring shore due to the increase in size of the ship and the need for better seismic performance than before. As a result, the required penetration length is also increased. This has the problem that the construction cost increases as the steel weight increases.
本発明は、鋼重を低減して建設コストを抑制できる鋼管矢板式係船岸を得ることを目的とする。 An object of this invention is to obtain the steel pipe sheet pile type mooring berth which can suppress steel weight and can suppress construction cost.
上記課題を解決するために、さまざまな条件における鋼管矢板式係船岸の試計算を行った。試計算の概要を図1に示す。
鋼管矢板式係船岸は、図1に示すように、鋼管矢板の下端側を海底地盤に根入れすると共に、上端側をタイ材によって控え工で支持してなるものである。
試計算の条件は次に示すとおりである。
水深は-12m、-15mの2種類で係船岸天端は+3m、タイ材取り付け点は+1.5mで固定した。また、残留水位は無いものとした。
海底地盤は、緩い、中位、堅い、の3種類とした。せん断抵抗角と地盤反力係数lhは、「緩い」では、30°と24MN/m 3 、「中位」では、35°と38MN/m 3 、「堅い」では40°と58MN/m 3 とした。
鋼管矢板式係船岸の背後には裏込石を配置することにし、せん断抵抗角は40°とした。
地盤の単位体積重量は、海底地盤、裏込石とも共通で水中単位体積重量は10kN/m3、気中では18kN/m3とした。
設計震度は、レベル1地震を対象として、地域ごとの設計地震動を用いて検討地点の地盤の1次元地震応答解析結果から設計震度を求めることになっているが、本検討では0.20と0.25を対象とした。
鋼管矢板に関しては、L-T継ぎ手(L-75×75×9、T-125×9)を対象として、φ500t9〜φ1400t16(φは直径(mm)、tは板厚(mm))まで100mmピッチの断面を対象とした。なお、板厚は各サイズに対する最小板厚とその次に厚い板厚を用いた。
鋼材降伏強度の特性値は、SKY400は235N/mm2、SKY490は315N/mm2とした。それ以上の高強度材料については、400N/mm2、450N/mm2、500N/mm2、550N/mm2、600N/mm2、650N/mm2、700N/mm2、750N/mm2とした。仮想ばり法とRoweの修正法で求めた発生応力に構造解析係数γa=1.12をかけた値が、鋼材降伏強度の特性値以下になるように断面を決定した。
In order to solve the above problems, trial calculation of steel pipe sheet pile mooring berths under various conditions was performed. An outline of the trial calculation is shown in FIG.
As shown in FIG. 1, the steel pipe sheet pile mooring berth is formed by rooting the lower end side of the steel pipe sheet pile into the seabed ground and supporting the upper end side with a tie material by a laying work.
The conditions for the trial calculation are as follows.
The water depth is -12m and -15m, the mooring shore top is fixed at + 3m, and the tie attachment point is fixed at + 1.5m. Also, there was no residual water level.
There are three types of submarine ground: loose, medium and hard. The shear resistance angle and ground reaction force coefficient l h are 30 ° and 24 MN / m 3 for “loose”, 35 ° and 38 MN / m 3 for “medium”, and 40 ° and 58 MN for “hard”. / m 3
A backstone was placed behind the steel pipe sheet pile mooring berth, and the shear resistance angle was 40 °.
Unit volume weight of the ground-water unit volume weight in common to the seabed ground, Urakomi stone 10kN / m 3, in the in the air was 18kN / m 3.
Design seismic intensity is designed for level 1 earthquakes, and the design seismic intensity is obtained from the 1D seismic response analysis results of the ground at the examination site using the design seismic motion of each region. In this study, the target seismic intensity is 0.20 and 0.25. It was.
For steel pipe sheet piles, cross section with a pitch of 100 mm from LT500 (L-75 × 75 × 9, T-125 × 9) to φ500t9 to φ1400t16 (φ is diameter (mm), t is plate thickness (mm)) Targeted. As the plate thickness, the minimum plate thickness for each size and the next thicker plate thickness were used.
Characteristic values of the steel yield strength, SKY400 is 235N / mm 2, SKY490 was 315N / mm 2. For more high strength material, it was 400N / mm 2, 450N / mm 2, 500N /
図2は試計算結果を分析するためのグラフであり、横軸を鋼管矢板壁の剛度を表すパラメータρ、縦軸をRoweの方法を満足する最大曲げモーメントにMFと仮想ばり法で求めた最大曲げモーメントMTの比MF/MTとし、試計算結果のうち、235N/mm2、315N/mm2、450N/mm2、550N/mm2についての結果をグラフ中にプロットしたものである。
図2中に示す破線は(2)式のωに、それぞれlh=24MN/m 3 、38MN/m 3 、58MN/m 3 を代入してρとMF/MTとして曲線を引いたものである。
図2に示すように、SKY400(降伏強度235N/mm2)では、ρは26から56、MF/MTは1.04〜1.40に分布し、SKY490(降伏強度315N/mm2)では、ρは49〜96、MF/MTは1.04〜1.40に分布することがわかる。どちらも、MF/MTが1を大きく上回るケースが多く、鋼管矢板壁の剛度が高いため、鋼管矢板壁に発生する曲げモーメントが大きくなってしまうことになる。
また、破線で示した曲線の傾きの絶対値が大きく、少々の条件の変更で、発生する曲げモーメントが大きく変化し、設計が非常に敏感であることがわかる。
現在一般に使用されている鋼管矢板の鋼種であるSKY400とSKY490を用いる限り、上記のようにMF/MTが1を大きく上回り、その結果、前述したように、根入れ深さを深くしなければならず、鋼重が増えると共に建設コストが増大し、さらに設計が難しいという課題から逃れることはできない。
Figure 2 is a graph for analyzing trial calculation result, the parameter a horizontal axis represents the stiffness of the steel pipe sheet pile wall [rho, the vertical axis to the maximum bending moment that satisfies the method of Rowe determined by M F and virtual Beam Method maximum bending and the ratio M F / M T moment M T, of the trial calculation result, obtained by plotting the results for 235N / mm 2, 315N / mm 2, 450N /
The broken line shown in FIG. 2 substitutes l h = 24 MN / m 3 , 38 MN / m 3 , and 58 MN / m 3 for ω in equation (2), respectively, and plots the curves as ρ and M F / M T. It is what I subtracted.
As shown in FIG. 2, the SKY400 (
Also, it can be seen that the absolute value of the slope of the curve indicated by the broken line is large, and the bending moment generated greatly changes with a slight change in conditions, and the design is very sensitive.
As long as SKY400 and SKY490, which are steel grades of steel pipe sheet piles currently in general use, are used, M F / M T greatly exceeds 1 as described above. As a result, as described above, the penetration depth must be increased. In other words, the construction cost increases as the steel weight increases, and it is not possible to escape from the problem of difficult design.
他方、図2に示すように、SKY490の鋼材降伏強度の特性値(315N/mm2)よりも降伏強度が大きい鋼管矢板を用いた場合(450N/mm2、550N/mm2)を見ると、450N/mm2では、ρは94から256、MF/MTは0.80〜1.11に分布し、550N/mm2では、ρは154から279、MF/MTは0.79〜1.02に分布することがわかる。
したがって、鋼材降伏強度の特性値が315N/mm2より大きい鋼管矢板(ここでは、例として450N/mm2と550N/mm2)を用いることでMF/MTが従来材に比べて大幅に小さくなり、鋼重を減らすことができ、建設コストが増大を抑制できる。また、図2のグラフから分かるように、破線で示した曲線の傾きの絶対値が小さく、少々の条件変更では、発生する曲げモーメントの変化が小さく、設計に対して鈍感であることがわかる。
こように、鋼材降伏強度の特性値が、少なくとも315N/mm2よりも大きい鋼管矢板を用いることが有効であるとの知見を得た。
On the other hand, as shown in FIG. 2, looking at the case where a steel pipe sheet pile yield strength is greater than the characteristic value of the steel yield strength of SKY490 (315N / mm 2) ( 450N /
Therefore, (here, examples of 450 N / mm 2 and 550 N / mm 2) characteristic values of the
Thus, it was found that it is effective to use a steel pipe sheet pile having a steel yield strength characteristic value larger than at least 315 N / mm 2 .
さらに、ρを用いて、ρの領域として地盤反力係数lhとの関係で表現することを以下のように考えた。
図2において、lh=24MN/m 3 の曲線上にあり、水深-15mで鋼材降伏強度の特性値が315N/mm2の場合における図中最も右にある▲のρの値はρ=82であり、lh=58MN/m 3 の曲線上にあり、水深-15mで鋼材降伏強度の特性値が315N/mm2の場合における図中最も右にある▲のρの値はρ=96である。
これらからρをlhの1次関数として(lh,ρ)が(24,82)と(58,96)の2点を通る線として設定した。つまり、直線の傾きは、(96-82)/(58-24)=7/17=0.412となり、ρ切片は、82-7/17×24=72.1176=72.118となる。
したがって、鋼材降伏強度の特性値が、315N/mm2よりも大きい鋼管矢板を用いることは、下記の(3)式で表現することができる。
ρ(=HT 4/EI)>0.412lh+72.118 ・・・(3)式
本発明はこのような知見に基づいてなされたものであり、具体的には以下の構成を備えてなるものである。
Furthermore, using ρ, it is considered as follows to express the region of ρ in relation to the ground reaction force coefficient l h .
In FIG. 2, l h = 24 located on the curve of the MN / m 3, the value of the rightmost to a ▲ in [rho in FIG when characteristic values of the steel yield strength at a depth of -15m of 315N / mm 2 ρ = 82, on the curve of l h = 58 MN / m 3 , and when the water depth is -15 m and the steel yield strength characteristic value is 315 N / mm 2 , 96.
From these [rho as a linear function of l h (l h, ρ) is set as a line passing through two points of (24,82) and (58,96). That is, the slope of the straight line is (96-82) / (58-24) = 7/17 = 0.512, and the ρ intercept is 82-7 / 17 × 24 = 72.1176 = 72.118.
Therefore, the use of a steel pipe sheet pile having a steel yield strength characteristic value larger than 315 N / mm 2 can be expressed by the following equation (3).
ρ (= H T 4 /EI)>0.412 l h +72.118 (3) The present invention has been made based on such knowledge, and specifically comprises the following configuration. Is.
(1)本発明に係る鋼管矢板式係船岸は、下端側を地盤に根入れすると共に上端側をタイ材によって控え工で支持する鋼管矢板式係船岸であって、鋼管矢板壁の剛度を表すパラメータρ(=HT 4/EI)が下式を満たすことを特徴とするものである。
ρ(=HT 4/EI)>0.412lh+72.118
但し、HT:海底面からタイ材取り付け位置までの高さ(m)
E:鋼管矢板のヤング率(MPa)
I:単位幅あたりの鋼管矢板壁の断面2次モーメント(m4/m)
lh:地盤反力係数(MN/m 3 )
(1) A steel pipe sheet pile type mooring berth according to the present invention is a steel pipe sheet pile type mooring berth in which the lower end side is embedded in the ground and the upper end side is supported by a tie material by a tie, and represents the rigidity of the steel pipe sheet pile wall. The parameter ρ (= H T 4 / EI) satisfies the following formula.
ρ (= H T 4 /EI)>0.412 l h +72.118
However, H T : Height from the sea floor to the position where the timber is attached (m)
E: Young's modulus of steel sheet pile (MPa)
I: Sectional moment of steel pipe sheet pile wall per unit width (m 4 / m)
l h : Ground reaction force coefficient (MN / m 3 )
(2)また、上記(1)に記載のものにおいて、前記鋼管矢板の設計で用いることができる鋼材降伏強度の特性値を400〜700N/mm2とすることを特徴とするものである。
(3)本発明に係る鋼管矢板式係船岸の設計方法は、下端側を地盤に根入れすると共に上端側をタイ材によって控え工で支持する鋼管矢板式係船岸の設計方法であって、
鋼管矢板壁の剛度を表すパラメータρ(=HT 4/EI)が下式を満たすように設定することを特徴とするものである。
ρ(=HT 4/EI)>0.412lh+72.118
但し、HT:海底面からタイ材取り付け位置までの高さ(m)
E:鋼管矢板のヤング率(MPa)
I:単位幅あたりの鋼管矢板壁の断面2次モーメント(m4/m)
lh:地盤反力係数(MN/m 3 )
(4)また、上記(3)に記載のものにおいて、前記鋼管矢板の設計で用いることができる鋼材降伏強度の特性値を400〜700N/mm2とすることを特徴とするものである。
(2) Further, in the above (1), the characteristic value of the steel material yield strength that can be used in the design of the steel pipe sheet pile is 400 to 700 N / mm 2 .
(3) The steel pipe sheet pile type mooring shore design method according to the present invention is a steel pipe sheet pile type mooring berth design method in which the lower end side is embedded in the ground and the upper end side is supported by a tie material with a tie material,
The parameter ρ (= H T 4 / EI) representing the stiffness of the steel pipe sheet pile wall is set so as to satisfy the following formula.
ρ (= H T 4 /EI)>0.412 l h +72.118
However, H T : Height from the sea floor to the position where the timber is attached (m)
E: Young's modulus of steel sheet pile (MPa)
I: Sectional moment of steel pipe sheet pile wall per unit width (m 4 / m)
l h : Ground reaction force coefficient (MN / m 3 )
(4) In the above (3), the steel material yield strength characteristic value that can be used in the design of the steel pipe sheet pile is 400 to 700 N / mm 2 .
本発明によれば、SKY490の鋼材降伏強度の特性値(315N/mm2)よりも降伏強度が大きい鋼管矢板を用いることになるので、鋼管矢板壁に用いる鋼材重量を低減することができ、建設コストを抑制できる。また、タイ材や控え工へ作用する荷重が減少するため、両者の鋼材重量低減にもつながる。 According to the present invention, a steel pipe sheet pile having a yield strength greater than the SKY490 steel yield strength characteristic value (315 N / mm 2 ) is used, so the weight of the steel material used for the steel pipe sheet pile wall can be reduced, and construction Cost can be reduced. In addition, since the load acting on the tie material and the preparatory work is reduced, the weight of both steel materials is reduced.
本発明においては、SKY490の鋼材降伏強度の特性値(315N/mm2)よりも降伏強度が大きい鋼管矢板を用い、MF/MTの値を最大でも1.1程度までとして、ρとの関係でMF/MTの変化が小さい領域で合理的な設計を行うことで、鋼材使用重量を減らし、建設コストを低減できる。 In the present invention, a steel pipe sheet pile having a yield strength greater than the steel Yield strength characteristic value of SKY490 (315 N / mm 2 ) is used, and the value of M F / M T is set to about 1.1 at the maximum. By designing rationally in a region where the change in M F / M T is small, the weight of steel can be reduced and the construction cost can be reduced.
以下においては、好適な鋼材降伏強度の特性値の範囲について説明する。
好適な鋼材降伏強度の特性値の範囲を求めるに際して、前述した図1に示す鋼管矢板式係船岸について、前述したのと同様に、さまざまな条件における鋼管矢板式係船岸の試計算を行った。
試計算の条件を再掲すると以下の通りである。
Below, the range of the characteristic value of suitable steel material yield strength is demonstrated.
When determining the range of the characteristic value of the suitable steel yield strength, the steel pipe sheet pile mooring shore shown in FIG. 1 described above was subjected to trial calculation of the steel pipe sheet pile mooring pier under various conditions in the same manner as described above.
The conditions for the trial calculation are as follows.
水深は-12m、-15mの2種類で係船岸天端は+3m、タイ材取り付け点は+1.5mで固定した。
海底地盤は、緩い、中位、堅い、の3種類とした。せん断抵抗角と地盤反力係数lhは、「緩い」では、30°と24MN/m 3 、「中位」では、35°と38MN/m 3 、「堅い」では40°と58MN/m 3 とした。
鋼管矢板式係船岸の背後には裏込石を配置することにし、せん断抵抗角は40°とした。
地盤の単位体積重量は、海底地盤、裏込石とも共通で水中単位体積重量は10kN/m3、気中では18kN/m3とした。
設計震度は、レベル1地震を対象として、地域ごとの設計地震動を用いて検討地点の地盤の1次元地震応答解析結果から設計震度を求めることになっているが、本検討では0.20と0.25を対象とした。
鋼管矢板に関しては、L-T継ぎ手(L-75×75×9、T-125×9)を対象として、φ500t9〜φ1400t16(φは直径(mm)、tは板厚(mm))まで100mmピッチの断面を対象とした。
鋼材降伏強度の特性値は、SKY400は235N/mm2、SKY490は315N/mm2とした。それ以上の高強度材料については、400N/mm2、450N/mm2、500N/mm2、550N/mm2、600N/mm2、650N/mm2、700N/mm2、750N/mm2とした。仮想ばり法とRoweの修正法で求めた発生応力に構造解析係数γa=1.12をかけた値が、鋼材降伏強度の特性値以下になるように断面を決定した。
The water depth is -12m and -15m, the mooring shore top is fixed at + 3m, and the tie attachment point is fixed at + 1.5m.
There are three types of submarine ground: loose, medium and hard. The shear resistance angle and ground reaction force coefficient l h are 30 ° and 24 MN / m 3 for “loose”, 35 ° and 38 MN / m 3 for “medium”, and 40 ° and 58 MN for “hard”. / m 3
A backstone was placed behind the steel pipe sheet pile mooring berth, and the shear resistance angle was 40 °.
Unit volume weight of the ground-water unit volume weight in common to the seabed ground, Urakomi stone 10kN / m 3, in the in the air was 18kN / m 3.
Design seismic intensity is designed for level 1 earthquakes, and the design seismic intensity is obtained from the 1D seismic response analysis results of the ground at the examination site using the design seismic motion of each region. In this study, the target seismic intensity is 0.20 and 0.25. It was.
For steel pipe sheet piles, cross section with a pitch of 100 mm from LT500 (L-75 × 75 × 9, T-125 × 9) to φ500t9 to φ1400t16 (φ is diameter (mm), t is plate thickness (mm)) Targeted.
Characteristic values of the steel yield strength, SKY400 is 235N / mm 2, SKY490 was 315N / mm 2. For more high strength material, it was 400N / mm 2, 450N / mm 2, 500N /
結果を、表1、表2に示す。表1は水深-12mの場合であり、表2は水深-15mの場合である。各表においては、「海底地盤条件」、「設計震度」、「水深」、「鋼材降伏強度の特性値(N/mm2)」、「決定した鋼管矢板断面」、「ρ(m3/MN)」、「MF/MT」、「鋼管矢板長さ(m)」、「鋼重(t/m)」、「発生応力度の設計用値γaσ」を示している。 The results are shown in Tables 1 and 2. Table 1 shows the case where the water depth is -12 m, and Table 2 shows the case where the water depth is -15 m. In each table, “submarine ground conditions”, “design seismic intensity”, “water depth”, “characteristic value of steel yield strength (N / mm 2 )”, “determined steel pipe sheet pile cross section”, “ρ (m 3 / MN ) ”,“ M F / M T ” ,“ steel pipe sheet pile length (m) ”,“ steel weight (t / m) ”, and“ design value γ a σ of generated stress ”.
表に示されたものの中から考察すると、例えば、表2に示す水深-15mの場合において、地盤条件が「中位」、設計震度が0.2の場合、鋼管矢板断面、MF/MTおよび鋼重は、SKY400(鋼材降伏強度の特性値:235N/mm2)では、それぞれφ1200t16、1.15、11.47(t/m)である。また、同条件において、SKY490(鋼材降伏強度の特性値:315N/mm2)では、鋼管矢板断面、MF/MTおよび鋼重は、それぞれφ1000t14、1.05、9.32(t/m)である。
これらに対して、鋼材降伏強度の特性値を400N/mm2とした場合には、鋼管矢板断面、MF/MTおよび鋼重は、それぞれφ800t12、0.938、7.33(t/m)となる。
使用鋼材重量についてみると、SKY400を1.0とすると、SKY490では0.81、鋼材降伏強度の特性値を400N/mm2とすると0.64となる。
このように、鋼材降伏強度の特性値を400N/mm2とすると大幅に使用鋼材重量を低減することがでる。
Considering the items shown in the table, for example, in the case of the water depth of -15m shown in Table 2, the ground condition is “medium”, the design seismic intensity is 0.2, the steel pipe sheet pile cross section, M F / M T and steel The weights are φ1200t16, 1.15, and 11.47 (t / m) for SKY400 (steel material yield strength characteristic value: 235 N / mm 2 ), respectively. Under the same conditions, in SKY490 (steel material yield strength characteristic value: 315 N / mm 2 ), the steel pipe sheet pile cross section, M F / M T and steel weight are φ1000t14, 1.05 and 9.32 (t / m), respectively.
For these, if the characteristic value of the steel yield strength was 400 N / mm 2, the steel sheet pile section, M F / M T and steel heavy becomes respectively φ800t12,0.938,7.33 (t / m).
Regarding the weight of steel used, SKY400 is 1.0, 0.81 for SKY490, and 0.64 for steel yield strength characteristic value of 400 N / mm 2 .
As described above, when the characteristic value of the steel yield strength is 400 N / mm 2 , the weight of the steel used can be greatly reduced.
上記の考察の一例と同様に、好適な鋼材降伏強度の特性値を調べるため、鋼材降伏強度の特性値とSKY400に対する使用鋼材重量の低減率の関係を整理した。
図3は整理の結果を示すグラフであり、-12m水深の係船岸について、縦軸がSKY400に対する使用鋼材重量の鋼重比を示し、横軸が鋼材降伏強度の特性値を示している。また、図4は、-15m水深の係船岸について、縦軸がSKY400に対する使用鋼材重量の低減率を示し、横軸が鋼材降伏強度の特性値を示している。
図3、図4にグラフにおいては、各降伏強度について6ケース(表1、2における「Case1」,「Case1M」,「Case1D」,「Case1-25」,「Case1M-25」,「Case1D-25」)の計算を行いその平均値をプロットしたものである。
Similar to the above example, in order to investigate the characteristic value of the steel yield strength, the relationship between the characteristic value of the steel yield strength and the reduction rate of the weight of steel used for SKY400 was arranged.
FIG. 3 is a graph showing the results of arrangement. For moored shores at a depth of -12 m, the vertical axis represents the steel weight ratio of the steel material used with respect to SKY400, and the horizontal axis represents the characteristic value of the steel yield strength. In FIG. 4, the vertical axis indicates the reduction rate of the steel material used with respect to SKY400, and the horizontal axis indicates the characteristic value of the steel yield strength for the moored shore at a depth of -15 m.
In the graphs of Figs. 3 and 4, there are 6 cases for each yield strength ("Case1", "Case1M", "Case1D", "Case1-25", "Case1M-25", "Case1D-25" in Tables 1 and 2) ]) And the average value is plotted.
図3に示されるように、-12m水深では、400N/mm2でほぼ低減率が収束していることがわかる。これ以上大きな鋼材降伏強度の特性値を用いて、鋼管矢板の直径を小さくしても、単位幅あたりの鋼材使用重量に大きな差がなくなってくるためである。
一方、-15m水深では、700N/mm2まで鋼材降伏強度の特性値を上げていく効果が現れている。したがって、両者の結果から、好適な鋼材降伏強度の特性値は400N/mm2〜700N/mm2の間にあることがわかる。
As shown in FIG. 3, it can be seen that at the -12 m water depth, the reduction rate converges at 400 N / mm 2 . This is because, even if the steel pipe sheet pile is made smaller in diameter by using the steel yield strength characteristic value that is larger than this, there is no significant difference in the weight of steel used per unit width.
On the other hand, at the -15m water depth, the effect of increasing the characteristic value of the steel yield strength to 700N / mm 2 appears. Therefore, from both the result, property values of a suitable steel yield strength seen to be between 400N / mm 2 ~700N / mm 2 .
以上のように、本発明によれば、鋼重を確実に低減でき、さらに合理的な範囲も明確になった。これにより、鋼管矢板壁に用いる鋼材重量を低減することが出来、タイ材や控え工へ作用する荷重が減少するため、両者の鋼材重量低減にもつながる。 As described above, according to the present invention, the steel weight can be reliably reduced, and a reasonable range has been clarified. Thereby, the steel material weight used for a steel pipe sheet pile wall can be reduced, and since the load which acts on a tie material and a preparatory work decreases, it leads also to both steel material weight reduction.
1 鋼管矢板式係船岸
3 鋼管矢板
5 地盤
7 タイ材
9 控え工
1 Steel pipe sheet
Claims (4)
鋼管矢板壁の剛度を表すパラメータρ(=HT 4/EI)が下式を満たすことを特徴とする鋼管矢板式係船岸。
ρ(=HT 4/EI)>0.412lh+72.118
但し、HT:海底面からタイ材取り付け位置までの高さ(m)
E:鋼管矢板のヤング率(MPa)
I:単位幅あたりの鋼管矢板壁の断面2次モーメント(m4/m)
lh:地盤反力係数(MN/m 3 ) It is a steel pipe sheet pile type mooring berth where the lower end side is embedded in the ground and the upper end side is supported by a tie material with a laying work,
A steel pipe sheet pile mooring berth characterized in that the parameter ρ (= H T 4 / EI) representing the stiffness of the steel pipe sheet pile wall satisfies the following formula.
ρ (= H T 4 /EI)>0.412 l h +72.118
However, H T : Height from the sea floor to the position where the timber is attached (m)
E: Young's modulus of steel sheet pile (MPa)
I: Sectional moment of steel pipe sheet pile wall per unit width (m 4 / m)
l h : Ground reaction force coefficient (MN / m 3 )
鋼管矢板壁の剛度を表すパラメータρ(=HT 4/EI)が下式を満たすように設定することを特徴とする鋼管矢板式係船岸の設計方法。
ρ(=HT 4/EI)>0.412lh+72.118
但し、HT:海底面からタイ材取り付け位置までの高さ(m)
E:鋼管矢板のヤング率(MPa)
I:単位幅あたりの鋼管矢板壁の断面2次モーメント(m4/m)
lh:地盤反力係数(MN/m 3 ) A steel pipe sheet pile type mooring shore design method in which the lower end side is embedded in the ground and the upper end side is supported by a tie material with a tie material,
A design method for a steel pipe sheet pile mooring berth characterized in that a parameter ρ (= H T 4 / EI) representing the stiffness of a steel pipe sheet pile wall satisfies the following formula.
ρ (= H T 4 /EI)>0.412 l h +72.118
However, H T : Height from the sea floor to the position where the timber is attached (m)
E: Young's modulus of steel sheet pile (MPa)
I: Sectional moment of steel pipe sheet pile wall per unit width (m 4 / m)
l h : Ground reaction force coefficient (MN / m 3 )
4. The steel pipe sheet pile type mooring berth design method according to claim 3, wherein a characteristic value of steel yield strength that can be used in the design of the steel pipe sheet pile is 400 to 700 N / mm < 2 >.
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